内存分配及堆与栈的区别

水深无声 2022-08-27 07:56 205阅读 0赞

# 1.内存分配方式 #

内存分配方式有三种：  
       1.从静态存储区域分配。内存在程序编译的时候就已经分配好，这块内存在程序的整个运行期间都存在。例如全局变量，static变量。  
       2.从堆栈上分配。函数内的局部变量的存储单元，函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是分配的内存容量有限。

3.从堆上分配，亦称动态内存分配。程序在运行的时候用malloc或new申请任意多少的内存，程序员自己负责在何时用free或delete释放内存。动态内存的生存期由程序员决定，使用非常灵活，但如果在堆上分配了空间，就有责任回收它，否则运行的程序会出现内存泄漏，频繁地分配和释放不同大小的堆空间将会产生堆内碎块。

# 2.程序的内存空间 #

一个程序将操作系统分配给其运行的内存块分为5个区域：  
　　1、栈区（stack）：由编译器自动分配释放 ，存放为运行函数而分配的局部变量、函数参数、返回数据、返回地址等。其操作方式类似于数据结构中的栈。  
　　2、堆区（heap）：一般由程序员分配释放， 若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收 。分配方式类似于链表。  
　　3、静态区，亦称全局区。全局变量、静态变量和常量都是存储在该区的，程序结束后该区的变量由系统释放。该区具体又可以三部分：

1）已初始化的全局变量和静态变量。

2）未初始化的全局变量和静态变量。

3）常量数据区。

4、文字常量区：程序代码中使用的常量字符串，程序结束后由系统释放。  
　　5、程序代码区：存放函数体的二进制代码。

# 3.例子 #

> **\[cpp\]** [ view plain][view plain] [copy][view plain] [![在CODE上查看代码片][CODE]][CODE_CODE] [![派生到我的代码片][ico_fork.svg]][ico_fork.svg 1]
> 
> 1.  int a = 0;  //全局初始化区  
> 2.  char \*p1;   //全局未初始化区  
> 3.    
> 4.  int main()  
> 5.  \{  
> 6.      int b;  //局部变量，栈区  
> 7.    
> 8.      char s\[\] = "abc";       //局部变量，栈区, abc在常量区  
> 9.      char \*p2;               //局部变量，栈区  
> 10.     char \*p3 = "123456";    //123456在常量区，p3栈区。  
> 11.   
> 12.     static int c =0;        //静态变量，全局初始化区  
> 13.   
> 14.     //动态函数分配的区域就在堆区。  
> 15.     p1 = (char \*)malloc( sizeof(char) \* 10 );  
> 16.     p2 = (char \*)malloc( sizeof(char) \* 20 );  
> 17.       
> 18.     strcpy(p1, "123456"); //123456放在常量区  
> 19.   
> 20.     return 0;  
> 21. \}

# 4 堆与栈的区别 #

4.1 申请方式

stack: 由系统自动分配，是由编译器自动管理，无需我们手工控制。  
　　heap: 需要程序员自己申请，并指明大小。对于堆来说，释放工作由程序员控制，容易产生memory leak。  
4.2 申请后响应

stack：只要栈的剩余空间大于所申请空间，系统将为程序提供内存，否则将报异常提示栈溢出。

heap：首先应该知道操作系统有一个记录空闲内存地址的链表，当系统收到程序的申请时，会遍历该链表，寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点，然后将该结点从空闲结点链表中删除，并将该结点的空间分配给程序。

4.3 申请的空间大小

stack：在 WINDOWS下，栈的大小是2M，由编译器决定。

heap：一般来讲在32位系统下，堆内存可以达到4G的空间，从这个角度来看堆内存几乎是没有什么限制的。

4.4 生长方式

stack：栈是向低地址扩展的数据结构，是一块连续的内存的区域。

heap：向着内存地址增加的方向，是不连续的内存区域，系统使用链表来管理空闲的内存地址。

4.5 申请效率

stack：由于栈是编译器自动管理的，因此栈的申请效率高，但程序员无法控制。

heap：堆由new或malloc动态申请，一般速度较慢，并且容易产生内存碎片。能被程序员控制，使用方便。

4.6 存储内容

stack：在函数调用时，第一个进栈的是主函数中后的下一条指令（函数调用语句的下一条可执行语句）的地址，然后是函数的各个参数，在大多数的C编译器中，参数是由右往左入栈的，然后是函数中的局部变量。注意静态变量是不入栈的。  
　　当本次函数调用结束后，局部变量先出栈，然后是参数，最后栈顶指针指向最开始存的地址，也就是主函数中的下一条指令，程序由该点继续运行

heap：一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容有程序员安排。

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[CODE]: https://code.csdn.net/assets/CODE_ico.png
[CODE_CODE]: https://code.csdn.net/snippets/339713
[ico_fork.svg]: https://code.csdn.net/assets/ico_fork.svg
[ico_fork.svg 1]: https://code.csdn.net/snippets/339713/fork